Parque eólico de Jepirachi.

Transcripción

FORO DE NORMALIZACIÓN Y CONTEXTO
NACIONAL EN ENERGÍA SOLAR Y EÓLICA
ICONTEC - UPME
EXPERIENCIA EN EL DESARROLLO DE
PROYECTOS DE ENERGÍA EÓLICA
PARQUE EÓLICO JEPIRACHI
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN E.S.P.
Gerencia Generación Energía
Noviembre de 2008
AGENDA
DESCRIPCIÓN DE LA TECNOLOGÍA
MARCO GENERAL DE LOS TRABAJOS - CRONOLOGÍA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Monitoreo y evaluación expost
PERSPECTIVAS DE APROVECHAMIENTO EN COLOMBIA
- Potencial eólico en Colombia
- Costos
- Otras variables determinantes
- Variación temporal de la fuente energética
INCORPORACIÓN DE LA ENERGÍA EÓLICA EN EL SECTOR
- La conexión al STN
- La energía eólica y la expansión indicativa
- La energía eólica y la regulación
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
LOS AEROGENERADORES MODERNOS
Potencia Nominal /Unidad:
0,8 a 5,0
MW
Diámetros rotor:
54 a 120
m
Altura de torre:
45 a 120
m
Peso total:
150 a 400
Ton
Velocidad de rotación:
12 a 17
RPM
Costo instalación:
1500 a 2500
US$/kW
Curva de Potencia
Potencia (kW)
2000
1500
1000
500
0
0
5
10
15
20
Velocidad del viento (m /s)
25
APLICABILIDAD
Ventajas:
9 Renovable - Inagotable
9 Limpia - compatible con el medio ambiente
9 Versátil - replicable - expandible
9 Con tecnología en desarrollo y reducción de costos
Desventajas:
9 Intermitente
9 No almacenable
9 Participación limitada en el sistema
Aplicabilidad:
9 A gran escala sólo en el sistema interconectado
9 En zonas aisladas sistemas híbridos o banco de baterías
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
MARCO GENERAL DE LOS TRABAJOS
CRONOLOGÍA
1998:
ENERGÍA EÓLICA. SITUACIÓN ACTUAL Y PERSPECTIVAS
Estudio del estado del arte, evolución y tendencias de la Energía
Eólica en el mundo y perspectivas en Colombia.
ESTUDIOS DEL POTENCIAL EÓLICO EN COLOMBIA
Identificación y evaluación gruesa de parques en la Guajira
1999:
ESTUDIO DE APROVECHAMIENTO EÓLICO ALTA GUAJIRA
Reconocimiento y Viabilidad técnica, económica y ambiental de un
parque eólico Piloto de 24,7 MW (Finaliza en agosto 2002)
2001:
CONVENIO DE ASISTENCIA TÉCNICA CON LA GTZ
Mediciones de viento. Estudios de Factibilidad - Diseño (Fin 2002)
PROGRAMA GENERAL DE ENERGÍA EÓLICA
FONDO PROTOTIPO DEL CARBONO
2002:
DECISIÓN DE CONSTRUCCIÓN PARQUE EÓLICO PILOTO
2004:
OPERACIÓN, MONITOREO Y EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO
2006:
EVALUACIÓN EX POST – LECCIONES APRENDIDAS
2007:
ESTUDIOS DE FACTIBILIDAD NUEVOS PROYECTOS
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
PROYECTO PILOTO JEPIRACHI
PLANEAMIENTO - LOCALIZACIÓN REGIONAL
Á
N
T
IC
O
ALTA GUAJIRA
O C E A N O P A C Í F OI C O
C
E
A
N
O
A
T
L
9 Mejores vientos.
9 Mayor potencial.
V E N E Z U E L A
M E D E L L ÍN
N
MEDIO FÍSICO - BIÓTICO
E C U A D O R
P E R Ú
B R A S IL
COLOMBIA
PUERTO BOLIVAR
CABO DE LA VELA
PORTETE
GUAJIRA
9
9
9
9
9
9
Lluvias anuales < 400 mm.
Ausencia casi total de agua.
Suelos salinos.
Vegetación escasa.
Fauna escasa.
Semidesierto, cálido y seco.
MANAURE
SOCIOECONOMÍA
URIBIA
RIOHACHA
Lín
ea
de
110
kV
CONVENCIONES
MAICAO
Línea de alta tensión
Vía pavimentada
Vía sin pavimentar
9 Comunidad indígena Wayúu.
9 Población dispersa.
9 Precarias condiciones de vida
(salud, servicios, agua, etc.).
9 Ausencia de agricultura.
9 Actividades pecuarias extensivas.
PLANEAMIENTO - LOCALIZACIÓN PUNTUAL
CRITERIOS TÉCNICOS
9
9
9
9
9
9
9
9
9
Vientos.
Puerto.
Transporte terrestre.
Conexión a red.
Zona Aduanera Esp.
Impactos mínimos.
Compatible.
Expandible.
Replicable (Limitación
red).
Parque eólico
PUERTO
BOLIVAR
CABO DE
LA VELA
CRITERIOS AMBIENTALES
9 Avifauna: retiro del corredor costero y retiro de humedales.
9 Turismo: No afectar el Cabo de la Vela.
9 Rancherías y Cementerios: 1 Km de retiro.
9 Jagüeyes y rozas de cultivo entre 200 y 500.
BAHIA PORTETE
PLANEAMIENTO – MEDICIONES DE VIENTO
ESTACIONES DE MEDICIÓN
9 Torre de 50 m de altura o más, tubo o celosía.
9 Variables: V, Dir, T°, HR, p atm, P, Rad. solar.
9 Medición Vientos (velocidad y dirección):
• Alturas: 10, 20 y 50 m
• Muestreo: 1 seg
• Datos capturados: V, Dir, Desv Std 10 min
9 Anemómetros: Met One, Tiess, Young y Vector.
9 Transmisión satelital: GOES.
9 Especificaciones técnicas y Normas: Deutsche
Wind Guard – MEASNET.
9 Aspectos claves: Localización, entorno, orientación
sensores, anemómetro.
PLANEAMIENTO – ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS
LONGITUD DE LA SERIE
9 Mínimo 1 año.
9 Estación Pivote Largo Plazo
CLASE DE VIENTOS (IEC- 61400-1)
9 Para diseño estructural turbinas.
Clase
Velocidad promedia (m/s)
Ráfaga de TR = 1 año
Ráfaga de TR = 50 años
Subclase
Int. Turbulencia
I
10
52,5
70
II
8,5
44,6
59,5
III
7,5
39,4
52,5
a
18%
IV
6
31,5
42
b
16%
VARIACIÓN ALTITUDINAL
9 Depende de Rugosidad del terreno.
9 Clave en altura del aerogenerador.
N
NNE
NNW
NWW
DIRECCIÓN DEL VIENTO
9 Sectores de 30°.
NEE
E
W
SEE
SWW
DISTRIBUCIÓN DE FRECUENCIAS
SSE
SSW
S
9 Histograma.
9 Ajuste a Weibull y Raleigh.
9 Se usan para producción energética Î Estimados energéticos promedios anuales.
HERRAMIENTAS: WinnPRO, Hydstra y herramientas propias de EPM.
PLANEAMIENTO – ANÁLISIS Y PROCESAMIENTO DE DATOS
ASPECTOS CLAVES EN COLOMBIA
VARIACIÓN HORARIA
14
12
VELOCIDAD
VARIABILIDAD INTRA DIARIA
9 Velocidad en función de la temperatura
0
0
2
4
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24
HORA
2001
2003
2005
11.00
10.00
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
1
FUENTE: 3 TIER
6
2
9 Alta velocidad en los meses secos
9 Complementariedad parcial con sistema
13.00
hidroeléctrico nacional
12.00
9 Vientos fuertes en transición Niña – Niño
8
4
VARIABILIDAD INTRA ANUAL
VARIABILIDAD EN EL LARGO PLAZO
10
2
3
4
5
6
7
8
9
2002
2004
Me dia
10
11
12
PLANEAMIENTO – OPTIMIZACIÓN DEL PROYECTO
DATOS DE
VIENTOS
TOPOGRAFÍA
CAMPO DE
VIENTOS
RUGOSIDAD
RESTR.
AMBIENT
INFRAESTRUCTURA
CONFIGURACIÓN
PROYECTO
EQUIPOS
MODELOS
9 WinPRO, Wind Farm, Meteodyn, Windsim.
APLICABILIDAD EN COLOMBIA
9
9
9
9
EFECTO
SOMBRA
ENERGÍAS
PROMEDIAS
ANUALES
AJUSTES
DENSIDAD,
DISPONIB Y
LARGO PLAZO
No acorde con Mercado Eléctrico por variabilidad de tarifas.
Es importante información sobre producción por horas, meses y años.
No permiten análisis de confiabilidad y firmeza.
Incertidumbre equipos.
PLANEAMIENTO – ESTUDIOS AMBIENTALES
IMPACTOS FÍSICOBIÓTICOS
9
9
9
9
9
Muerte de aves por choques.
Deterioro de las coberturas vegetales actuales.
Impacto sobre el paisaje.
Incremento en los niveles de ruido.
Reducción de emisiones de GEI.
IMPACTOS SOCIALES Y CULTURALES
9
9
9
9
9
9
Alteración de la dinámica comunitaria local.
Potenciación de conflictos durante construcción por personal foráneo.
Afectación del patrimonio arqueológico.
Generación de empleo.
Aumento de los ingresos municipales de Uribia.
Aporte al conocimiento tecnológico nacional.
PMA
9 Medidas de compensación y mitigación.
9 Plan de monitoreo.
PLANEAMIENTO – ANÁLISIS ECONÓMICOS
PREMISA BÁSICA: PROYECTO PILOTO
9 No es un proyecto comercial con fines rentables.
9 Es una inversión en I+D.
9 Propósitos: Know How, verificación de la tecnología y adaptación tecnológica.
EVALUACIÓN ECONÓMICA DEL PRIOYECTO PILOTO
9
9
9
9
Costos de inversión:
Costos anuales de AOM:
Producción energética:
Vida útil:
1400 US$/kW instalado
2% de la inversión
FP = 40%
15 años
Î VPN <<< 0
REDUCCIÓN INCERTIDUMBRES Y RIESGOS FINANCIEROS
9 Venta de CRE’s al FPC (MDL): estimado 4 MUS$ Millones (No se recaudarán).
9 COLCIENCIAS: Beneficios por Ciencia y Tecnología.
9 Beneficios Tributarios: Exención rentas por MDL.
CONCLUSIONES
9 Eólica no es rentable en las condiciones actuales del SEC.
9 Los altos costos de la tecnología y la falta de incentivos son claves.
9 La Hidroelectricidad es de lejos más competitiva.
PLANEAMIENTO – TRÁMITES Y GESTIONES AMBIENTALES
PERMISO DE ESTUDIOS CORPOGUAJIRA (2000)
9 Presentación ante Corporación y visita conjunta a comunidades.
9 Gestión diligencias formales.
PROCESO DE CONSULTA PREVIA
9 Reuniones informativas con comunidades (25).
9 Consultas y participación Mininterior.
9 Participación de la comunidad y autoridades en EIA y PMA (Gob. Mpio y
Autoridades tradicionales).
9 Concertación de Medidas de manejo y compensación.
9 Reunión de Protocolización de Consulta.
MEDIDAS DE MANEJO Y ACUERDOS
9
9
9
9
9
9
Planta desalinizadora - Adecuación embarcadero y suministro de botes.
Mejora de viviendas, jagüeyes, cementerios, escuela y puesto de salud.
Programa de información y comunicaciones.
Programa de generación de empleo.
Programa de rescate y monitoreo arqueológico.
Programa de participación y fortalecimiento comunitario.
PERMISO CONSTRUCCIÓN
9 No aplicó Licencia Aambiental Î Plan de Manejo con CORPOGUAJIRA.
EJECUCIÓN – INFORMACIÓN GENERAL
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
VIENTOS Y ENERGÍA:
Potencia nominal total: 19,5 MW
Velocidad promedio:
10,01 m/s
Aerogeneradores:
15 Nordex de 1,3 MW Energía media anual: 72 GWh/año
Diámetro de aspas:
60 m
Factor de Capacidad: 42%
Altura de torre:
60 m
Línea de conexión:
700 m
CONSTRUCCIÓN (ENERO 2003 – ABRIL 2004)
OBRAS CIVILES: Compañías colombianas.
TRANSPORTE TERRESTRE Y GRÚAS: Compañías colombianas.
MONTAJE, PRUEBAS E INICIO DE OPERACIÓN:
Personal de EEPPM con supervisión de 2 ingenieros de NORDEX.
Operación primer año: personal de EEPPM con supervisión de NORDEX.
Alto nivel de transferencia de conocimiento
PARQUE EÓLICO
EÓLICO JEPIRACHI
JEPIRACHI
PARQUE
CONVENCIONES
Vías
Fundaciones y plazoletas aerogeneradores
Aerogeneradores
Al Cabo de la Vela
Edificio y equipos de Subestación
Línea 110 kV existente
Línea 110 kV proyectada
Intercor
3,5 km
8 km
EJECUCIÓN – AEROGENERADORES
REQUISITOS PARTICIPACIÓN
9
9
9
9
Certificado de aseguramiento de la Calidad del Fabricante (ISO 9001 – 2000).
Equipos certificados para vientos Clase 1 (IEC – 61400 – 1).
Curva de potencia certificada (IEC – 61400-12).
Equipos experimentados (cantidad y tiempo en operación).
AJUSTES EXIGIDOS PARA JEPIRACHI
9 Corrosión, salinidad y polvillo de carbón (según especificaciones Puerto Bolívar).
9 Temperatura (según condiciones ambientales).
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
9 Experiencia en diseños y Capacidad instalada.
9 Costos de generación y plazos.
OTRAS NORMAS CONSIDERADAS
9
9
9
9
9
9
9
lEC 60204-1:1997, Seguridad de las máquinas. Equipo eléctrico.
lEC 60721-2-1:1982, Clasificación de las condiciones ambientales.
lEC 61024-1:1990, Protección de las estructuras contra el rayo.
lEC 61312-1:1995, Protección contra los impulsos electromagnéticos del rayo.
lEC 61400-21:2001, Aerogeneradores. Calidad de suministro
ISO 76:1987, Cojinetes de bolas. Asignación de cargas estáticas.
ISO 4354:1997, Acción del viento sobre las estructuras.
EJECUCIÓN – OBRAS CIVILES Y MONTAJES
VÍAS Y EDIFICIO DE LA SUBESTACIÓN
9 De acuerdo con la experiencia de EPM en otros proyectos.
9 Incertidumbre por desconocimiento de los equipos a tiempo.
FUNDACIONES
9 Diseño del fabricante.
9 Construcción por firmas colombianas.
9 Asesoría y supervisión del fabricante.
SUBESTACIÓN
9 Diseño de personal especializado de EPM.
9 Subestación encapsulada por salinidad, contaminación y confiabilidad.
9 A la fecha se encuentra prácticamente nueva.
MONTAJE AEROGENERADORES
9
9
9
9
Con personal propio de la División Montajes.
Suministro de grúas por compañía colombiana.
Supervisión de un experto del fabricante.
Reconocimiento a la alta capacidad y rigor técnico.
MONITOREO – EXPERIENCIAS RELEVANTES
METODOLOGÍA
9 Contrato de monitoreo y evaluación del desempeño con NORDEX.
9 Asesoría y análisis especiales Asesor Internacional.
9 Mediciones, pruebas y procesamiento: SGs Operación y Ambiental.
9 Análisis y talleres de evaluación: Expans. - Proy. - Operac. - Comercial y
Ambiental
VARIABLES MONITOREADAS (2004 a la fecha)
MEDIO AMBIENTE
Velocidades medias, máximas y mínimas
Variación temporal del recurso
Distribuciones probabilísticas de
frecuencia total, anuales y mensuales
Intensidad de turbulencia
Comparación y clasificación respecto a
estándares mundiales
Temperatura ambiente y otros clima
DESEMPEÑO DEL PARQUE
Evaluación de la producción energética
individual y total
Rutinas de mantenimiento
Temperatura componentes de equipos
Vibraciones
Verificación de desgastes
Flicker y armónicos
Disponibilidad: aerogeneradores – línea
MONITOREO – DESEMPEÑO DEL PARQUE
Factor de Capacidad
Histórico:
36%
Planeado: 42%
Disponibilidad
Inicial: 90 a 92 %
Actual: 95 %
Operación y Mantenimiento
Desde 2007 por EPM directamente
Programas de ingeniería inversa
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
POTENCIAL EÓLICO
ATLAS DE VIENTOS DEL IDEAM - UPME
9 Las mejores áreas en la Costa Atlántica Colombiana.
9 Velocidades altas en los Andes Santandereanos.
ALTA GUAJIRA COLOMBIANA
9 Potencial > 10000 MW.
9 Rendimientos >>> Europa.
9 Bajas Intensidades de turbulencia.
9 Amplias zonas.
9 Facilidades de puerto y transporte
terrestre.
9 Zona aduanera especial.
COSTOS DE INSTALACIÓN Y GENERACIÓN
9 Los costos de equipos suben significativamente desde 2005
9 Costos actuales de instalación superiores a 2200 US$/kWV
9 Costos de generación superiores a 70US$/MW
CRISIS DEL
PETRÓLEO
INCREMENTO
DEMANDA
POLÍTICAS
AMBIENTALES
PRODUCCIÓN 2008 A
2010 VENDIDA
INCREMENTO COSTOS
DESINTERÉS 3er MUNDO
¿RESURGIMIENTO
NUCLEAR ?
ESTABILIZACIÓN Y
REDUCCIÓN DE
PRECIOS
EXPANSIÓN FABRICANTES
EQUILIBRIO
DEL
MERCADO
OTRAS VARIABLES DETERMINANTES
TARIFAS DE LA ELECTRICIDAD
9 Señales de incrementos al final de la década por poca expansión.
MECANISMO DE DESARROLLO LIMPIO (MDL)
9 Jepirachi fue el primero Î Bajos precios de CER’s (US$ 4) y muchas
dificultades.
9 Los precios han evolucionado pero son volátiles (entre 6 y 24 US$/Ton
CO2).
9 En Colombia se ve un poco difìcil debido a la alta generaciòn hidro
9 Proyectos pequeños (Fast Track) con mejores posibilidades.
POLÍTICAS E INCENTIVOS REGULATORIOS
9 Zona aduanera especial.
9 Beneficios tributarios (igual para otras renovables).
9 Otros beneficios por Producción Limpia.
POLÍTICAS E INCENTIVOS INTERNACIONALES
9 CIF ?
VARIABILIDAD DE LA FUENTE ENERGÉTICA
ASPECTOS RELEVANTES
9 Mayor producción energética en épocas
abastecimiento durante condiciones críticas.
secas.
Alternativa
de
9 La operación del Sistema debe ser capaz de manejar la incertidumbre de
la potencia inyectada hora a hora de la red.
9 Se pueden garantizar energías mensuales mínimas pero no potencias.
9 Dificultades para definir despacho en el MEM.
9 Dificultades para estimar la ENFICC.
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
CONEXIÓN AL STN
9 Aprox 400 MW conectables.
9 Limitaciones por distancia
desde Cuestecita hasta zona
atractiva.
9 La “debilidad” de la red, exigirá
verificar la necesidad de
instalar equipos para control
de reactivos.
9 Caídas de tensión por corto
circuito
pueden
afectar
continuidad en operación de
AG.
500
KV
220
KV
110
KV
LA ENERGÍA EÓLICA Y LA EXPANSIÓN INDICATIVA
INCERTIDUMBRES
9 ¿Cómo impactarían futuros parques eólicos el plan de expansión indicativo?
– Confiabilidad del suministro.
– Costo marginal incremental de largo plazo.
9 ¿Cuál es el beneficio que representaría la alta generación eólica durante
períodos críticos Intra-anuales (veranos) y de Largo Plazo (Niño)?
9 Modelos MPODE y Super/OLADE - BID
– No se disponen de series históricas largas.
– La relación Potencia – Viento no es lineal (no se puede trabajar con
velocidades mensuales).
POR DEFINIR
9 Metodologías para obtención de información de vientos representativa.
9 ¿Cómo modelar parques eólicos en el MPODE y Super OLADE?
LA ENERGÍA EÓLICA Y LA REGULACIÓN
EL DESPACHO
9
9
9
9
La variabilidad del viento no permite garantizar potencia continua.
Hay incertidumbre en cuanto a la disponibilidad del recurso.
Similitud con planta hidroeléctrica a filo de agua.
Son fundamentales los modelos de pronóstico diario.
EL CARGO POR CONFIABILIDAD Planteamientos
9 La alta generación eólica durante sequías indudablemente aporta a mejorar
la confiabilidad en la prestación de energía eléctrica bajo condiciones
críticas.
9 Las plantas eólicas podrían garantizar energías mensuales mínimas
durante períodos críticos, pero no en forma continua.
9 Cálculo de la ENFICC:
– No se disponen de series históricas largas.
– No aplican los modelos establecidos para Hidroeléctricas.
POR DEFINIR
9 Análisis de los aportes eólicos al sistema en condiciones críticas.
9 Metodologías para obtención de información representativa.
9 Metodología para ENFICC de plantas eólicas.
AGENDA
PROYECTO PILOTO
- Planeamiento
- Construcción
- Costos
9 La aplicación de Normas Técnicas ha sido fundamental para el
desarrollo exitoso del parque eólico piloto Jepirachi
9 La energía eólica es la más cercana a los niveles de competitividad en
Colombia. Sin embargo, la hidro se mantiene como la más económica.
9 La problemática de Cambio Climático, a la vez que impulsa su
aplicación, crea coyunturas que afectan el mercado de equipos.
9 Los excelentes vientos de la Guajira podrían hacer atractivo su
aprovechamiento energético en el mediano o largo plazo en Colombia.
9 Se requiere mayor conocimiento sobre las soluciones técnicas que para
la incorporación de generación eólica a gran escala en el STN.
9 Se requiere desarrollar criterios y métodos para la evaluación de
escenarios de expansión con parques eólicos (MPODE, etc).
9 La Normatividad actual presenta vacíos determinantes que impiden el
desarrollo de proyectos a gran escala
9 Se requiere evaluar los beneficios por aportes eólicos en períodos
críticos, como base para definir despacho y cargo por confiabilidad.
MUCHAS GRACIAS
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN E.S.P.
www.eeppm.com
CONTACTO
Luis Rodríguez A.
[email protected]
Tel:
(574) 380 42 68
Fax:
(574) 380 67 95

Parque eólico de Jepirachi.

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